JP2010275886A - 内燃機関のバルブタイミング制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】より早期に保持制御値を適切な値に変更することのできる内燃機関のバルブタイミング制御装置を提供する。
【解決手段】ＥＣＵ４０は、ＶＣＴ２０の目標進角値と実進角値との偏差が所定値以下である場合に、そのときの実進角値を保持する保持制御値によってＶＣＴ２０を制御する。ＥＣＵ４０は、目標進角値が新たに設定されてから実進角値が目標進角値に収束するまでの移行期間において、目標進角値に対する実進角値の応答遅れを反映して変化する移行時目標値を設定し、移行時目標値と実進角値との偏差に基づいて保持制御値を変更する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、内燃機関のバルブタイミング制御装置に関する。

この種の装置として、可変バルブタイミング機構の実回転位相（実際のバルブタイミング）が目標回転位相にほぼ合致しているときに、その実回転位相を保持するように同機構の駆動デューティを保持デューティに制御する保持制御を実行するものがある。（例えば、特許文献１，２参照）。

特許文献１に記載のものは、保持制御中に実回転位相と目標回転位相との偏差が基準値よりも大きくなった場合に、保持デューティの学習値を所定値だけ増減して学習値を変更している。

特許文献２に記載のものは、実回転位相が目標回転位相から基準値以上ずれているにもかかわらず、その実回転位相の変化速度が所定値よりも遅い場合に、保持デューティを更新している。

これらの特許文献１，２に記載のものによれば、保持デューティの値が適切でない場合に、保持デューティを適切な値に更新することができる。

特許第３０３４４４０号公報 特許第３０７５１７７号公報

しかしながら、特許文献１，２に記載のものは、保持制御中や実回転位相の変化速度が遅い場合に保持デューティを更新するものであるため、実回転位相が安定した状態となるまでは保持デューティが不適切な値で維持されることとなる。したがって、より早期に保持デューティを適切な値に更新する上で、未だ改善の余地を残すものとなっている。

本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、より早期に保持制御値を適切な値に変更することのできる内燃機関のバルブタイミング制御装置を提供することを主たる目的とするものである。

本発明は、上記課題を解決するために、以下の手段を採用した。

請求項１に記載の発明は、内燃機関の吸気バルブ及び排気バルブの少なくとも一方のバルブの開閉タイミングを可変とする可変バルブタイミング機構に対してバルブタイミングの目標値を設定し、実際のバルブタイミングを前記目標値に収束させるようにフィードバック制御を実行する内燃機関のバルブタイミング制御装置であって、前記目標値と前記実際のバルブタイミングとの偏差が所定値以下である場合に、そのときの実際のバルブタイミングを保持する保持制御値によって前記可変バルブタイミング機構を制御する保持制御手段と、前記目標値が新たに設定されてから実際のバルブタイミングが前記目標値に収束するまでの移行期間において、前記目標値に対する前記実際のバルブタイミングの応答遅れを反映して変化する移行時目標値を設定する移行時目標値設定手段と、前記移行時目標値と前記実際のバルブタイミングとの偏差に基づいて前記保持制御値を変更する保持制御値変更手段とを備えることを特徴とする。

上記構成によれば、前記目標値と前記実際のバルブタイミングとの偏差が所定値以下である場合に、そのときの実際のバルブタイミングを保持する保持制御値によって前記可変バルブタイミング機構が制御される。ここで、保持制御値が適切な値に設定されていない場合には、実際のバルブタイミングを目標値に収束させることが困難になるとともに、実際のバルブタイミングの変化が過大または過小になる。

そして、前記目標値が新たに設定されてから実際のバルブタイミングが前記目標値に収束するまでの移行期間において、前記目標値に対する前記実際のバルブタイミングの応答遅れを反映して変化する移行時目標値が設定される。このとき、保持制御値が適切な値に設定されているか否かは、移行時目標値と実際のバルブタイミングとを比較することにより判断することができる。例えば、保持制御値が適切な値よりも大きい場合には、実際のバルブタイミングが移行時目標値よりも制御値が大きい側に偏って変化する。

このため、前記移行時目標値と前記実際のバルブタイミングとの偏差に基づいて前記保持制御値を変更することにより、実際のバルブタイミングが目標値に収束するまでの移行期間において保持制御値を適切な値に変更することができる。その結果、実際のバルブタイミングが安定した状態で保持制御値を更新する構成と比較して、より早期に保持制御値を適切な値に変更することができる。

なお、保持制御値を変更する態様として、保持制御値の学習値を更新してもよいし、保持制御値を補正して用いるようにしてもよい。

内燃機関の始動直後に目標値が新たに設定された場合には、可変バルブタイミング機構の駆動が開始されるまでに遅れ時間が発生する傾向にある。例えば、可変バルブタイミング機構が油圧により駆動されるものである場合には、内燃機関の始動から可変バルブタイミング機構に供給される油圧が上昇するまでに時間を要するため、駆動が開始されるまでに遅れ時間が発生することとなる。また、内燃機関の冷間始動時には、可変バルブタイミング機構の温度が低いため、駆動時の抵抗が大きいこと等に起因して、駆動が開始されるまでの遅れ時間が長くなる傾向にある。

この点、請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明において、前記移行時目標値設定手段は、前記内燃機関の始動直後に目標値が新たに設定されてから実際のバルブタイミングが前記目標値に収束するまでの移行期間において、前記目標値が新たに設定されてから所定の遅れ時間を経過した後に前記移行時目標値の変化を開始させるため、目標値に対する実際のバルブタイミングの応答遅れを移行時目標値に対して適切に反映し易くなる。その結果、保持制御値をより適切な値に変更することができる。

内燃機関の自動停止及び再始動制御等において、内燃機関の運転が停止されてから短時間で再始動される場合には、内燃機関が暖機完了状態となっている場合がある。このような場合には、目標値が新たに設定されてから可変バルブタイミング機構の駆動が開始されるまでの遅れ時間が短くなる傾向にある。

この点、請求項３に記載の発明によれば、請求項２に記載の発明において、前記移行時目標値設定手段は、前記内燃機関の暖機完了状態で目標値が新たに設定された場合には、前記目標値が新たに設定されてから前記所定の遅れ時間を経過する前に前記移行時目標値の変化を開始させるため、内燃機関の状態に応じて移行時目標値をより適切に設定することができる。

なお、請求項２に記載の発明において、前記移行時目標値設定手段は、前記内燃機関が自動再始動されて目標値が新たに設定された場合には、前記目標値が新たに設定されてから前記所定の遅れ時間を経過する前に前記移行時目標値の変化を開始させるようにしてもよい。

実際のバルブタイミングが変化する際の変化速度は、可変バルブタイミング機構や内燃機関の状態によって変化し、その最大変化速度よりも大きい変化速度で変化することはできない。

この点、請求項４に記載の発明によれば、請求項１〜３のいずれか１項に記載の発明において、前記移行時目標値設定手段は、前記移行期間において前記実際のバルブタイミングが変化する際の最大変化速度以下の変化速度で前記移行時目標値を変化させるため、目標値に対する実際のバルブタイミングの応答遅れを移行時目標値に対して適切に反映し易くなる。その結果、保持制御値をより適切な値に変更することができる。

請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか１項に記載の発明において、前記移行時目標値設定手段は、第１の移行時目標値と、前記第１の移行時目標値よりも小さい値で変化する第２の移行時目標値とを設定し、前記保持制御値変更手段は、前記第１の移行時目標値と前記実際のバルブタイミングとの差が判定値よりも小さい場合、又は前記第２の移行時目標値と前記実際のバルブタイミングとの差が判定値よりも大きい場合に前記保持制御値を変更することを特徴とする。

上記構成によれば、実際のバルブタイミングが第１の移行時目標値と第２の移行時目標値との間から外れた場合に保持制御値が変更される。このため、保持制御値が適切な値に設定されている場合に実際のバルブタイミングが変化する際の範囲を設定して、その範囲から実際のバルブタイミングが外れた場合に保持制御値を変更することができる。

また、請求項６に記載の発明では、請求項１〜４のいずれか1項に記載の発明において、前記保持制御値変更手段は、前記移行時目標値と前記実際のバルブタイミングとの偏差に応じて、前記保持制御値を変更する際の変更量を可変とするため、保持制御値が適切な値から乖離している度合に応じて適切に保持制御値を変更することができる。

バルブタイミング制御システムの概要を示す模式図。 制御値と進角値との関係を示すタイムチャート。 バルブタイミング制御に関する機能ブロック図。 バルブタイミング制御の処理手順を示すフローチャート。 保持制御値の補正処理の処理手順を示すフローチャート。 保持制御値の補正値と制御値と進角値との関係を示すタイムチャート。

以下、一実施形態について、図面を参照しつつ説明する。

本実施形態は、車両等に搭載されたガソリンエンジン（内燃機関）において同エンジンの吸気バルブの開閉タイミングを可変とする可変バルブタイミング機構（以下、「ＶＣＴ」という）を設け、そのＶＣＴを進角側及び遅角側に位相制御するものである。

図１に、本実施形態におけるバルブタイミング制御システムの概要を示す。

図１に示すように、エンジン出力軸であるクランク軸１０の動力は、ベルト１２、可変バルブタイミング機構（ＶＣＴ）２０を介してカム軸（本実施形態では吸気側カム軸）１４に伝達される。ＶＣＴ２０は、クランク軸１０と機械的に連結される第１回転体２１と、カム軸１４と機械的に連結される第２回転体２２とを備えている。本実施形態では、第２回転体２２が複数の突起部２２ａを備えており、第１回転体２１内に第２回転体２２が収納されている。そして、第２回転体２２の突起部２２ａと第１回転体２１の内壁とによって、クランク軸１０の回転位置（クランク角位置）に対する吸気側カム軸１４の回転位置（カム角位置）を進角させるための進角室２３と、同カム角位置を遅角させるための遅角室２４とが区画形成されている。さらに、ＶＣＴ２０は、第１回転体２１と第２回転体２２とを、遅角室２４の容積が最大となる最遅角位置にて固定するロック機構２５を備えている。

ＶＣＴ２０は、進角室２３及び遅角室２４との間の作動油の流出入によって油圧駆動される油圧アクチュエータである。ＶＣＴ２０は、油圧配管３１，３２によりオイルコントロールバルブ（以下、「ＯＣＶ」という）３３に接続されており、ＶＣＴ２０における作動油の流出入がＯＣＶ３３によって制御される。この場合、エンジンのオイルパン３４内のオイルが油圧ポンプ３５により汲み上げられ、さらにＯＣＶ３３を通じて作動油としてＶＣＴ２０に供給される。油圧ポンプ３５はエンジンを駆動源としており、クランク軸１０からの動力により駆動される。

ＯＣＶ３３は、ソレノイド３３ａとスプリング３３ｂとで弁体を駆動する４ポート３位置切換弁であり、弁体の位置が、進角室２３に作動油を供給する進角供給位置と、遅角室２４に作動油を供給する遅角供給位置と、進角室２３と遅角室２４のいずれにも作動油を供給しない保持位置との間で連続的に変更される。この弁体位置の変更は、ソレノイド３３ａに供給される電流の大きさを制御することにより行われる。

上記構成において、作動油の供給先がＯＣＶ３３により変更されることで、バルブタイミングを進角側及び遅角側のいずれに変化させるかが制御される。また、ＯＣＶ３３により作動油の供給量が制御されることで、クランク軸１０に対する吸気側カム軸１４の実進角値（実バルブタイミング）の変化速度が制御される。

本システムでは、各種のエンジン制御を実施するＥＣＵ（電子制御装置）４０が設けられている。ＥＣＵ４０は、マイクロコンピュータを主体として構成された演算装置であり、このＥＣＵ４０には、クランク軸１０の回転角度を検出するクランク角センサ４１の検出値や、カム軸１４の回転角度を検出するカム角センサ４２の検出値、吸入空気量を検出するエアフローメータ４３の検出値、スロットルバルブの開度（スロットル開度）を検出するスロットル開度センサ４４の検出値等、エンジンの各種運転状態の検出値が逐次取り込まれる。ＥＣＵ４０は、これらの各検出値に基づいて、図示しない燃料噴射弁や点火装置等、エンジンの各種アクチュエータの制御を実施する。

また、バルブタイミング制御に関して、ＥＣＵ４０は、上記の各検出値に基づいてＶＣＴ２０の実進角値と目標進角値とを算出し、その実進角値を目標進角値に収束させるようにフィードバック制御を実行する。具体的には、ＶＣＴ２０の実進角値と目標進角値との偏差を算出するとともに、その偏差に基づいてフィードバック制御手法としてのＰＤフィードバック制御を実行してＯＣＶ３３（ソレノイド３３ａ）に出力される制御値としてのデューティ比（通電割合）を算出する。そして、このデューティ比に基づいてソレノイド３３ａに供給される電流の大きさを制御することにより、ＯＣＶ３３の弁体の位置を変更する。これにより、クランク軸１０に対する吸気側カム軸１４の実進角値（実バルブタイミング）が制御される。その結果、吸気バルブの開閉タイミングが変更されることとなる。

ここで、ＥＣＵ４０（保持制御手段）は、目標進角値と実進角値との偏差が所定値以下である場合に、そのときの実進角値を保持する保持制御値によってＶＣＴ２０を制御する保持制御を実行する。具体的には、ＥＣＵ４０は、保持制御値（保持デューティ比）を学習値として記憶しており、目標進角値と実進角値とが略一致した場合に、この保持制御値によってＯＣＶ３３のソレノイド３３ａを制御することにより、ＶＣＴ２０の実進角値を一定に保持する。この保持制御値は、所定の学習条件が成立した場合に学習制御によって更新される。

さらに、ＶＣＴ２０の上記フィードバック制御においては、この保持制御値を用いてソレノイド３３ａに出力される最終制御値が算出される。具体的には、目標進角値と実進角値との偏差に基づいて算出される比例項と、この偏差の変化割合に基づいて算出される微分項とが、保持制御値に加算されて最終制御値が算出される。このため、保持制御値が適切な値に設定されていない場合には、実進角値を目標進角値に収束させることが困難になるとともに、実進角値の変化が過大または過小になる。

例えば、図２に示すように、保持制御値が適切な値よりも大きい場合には、保持制御値が適切な値である場合よりも実進角値が進角側に偏って変化するとともに、実進角値が目標進角値よりも大きな値に収束することとなる。このため、目標進角値に対する実進角値のオーバーシュートが大きくなる。その結果、エンジン回転速度の変動や、ＶＣＴ２０の異常の誤検出、排気性状の悪化等が生じるおそれがある。この場合に、実進角値が安定した状態となった後に保持制御値を適切な値に更新したとしても、実進角値が安定した状態となるまでは保持制御値が不適切な値で維持されることとなり、目標進角値に対する実進角値のオーバーシュートを効果的に抑制することができない。

なお、図２においては、エンジンの始動直後に目標進角値が新たに設定された場合を示しており、ＶＣＴ２０の駆動が開始されるまで、すなわち実進角値が変化を開始するまでに遅れ時間が発生する傾向にある。すなわち、ＶＣＴ２０は油圧により駆動されるアクチュエータであるため、エンジンの始動からＶＣＴ２０に供給される油圧が上昇するまでに時間を要し、実進角値が変化を開始するまでに遅れ時間が発生している。さらに、エンジンの冷間始動時には、ＶＣＴ２０の温度が低いためにオイルの粘度が高くなったり、その他の駆動部の駆動抵抗が大きくなったりすること等に起因して、実進角値が変化を開始するまでの遅れ時間が長くなる傾向にある。

そこで、本実施形態では、ＥＣＵ４０（移行時目標値設定手段）は、目標進角値が新たに設定されてから実進角値が目標進角値に収束するまでの移行期間において、目標進角値に対する実進角値の応答遅れを反映して変化する移行時目標値を設定する。そして、ＥＣＵ４０（保持制御値変更手段）は、移行時目標値と実進角値との偏差に基づいて保持制御値を変更する。

図３は、バルブタイミング制御に関する機能ブロック図である。

図３において、目標進角値算出部Ｍ１では、ＶＣＴ２０の目標進角値を算出し、ＦＢ補正値算出部Ｍ２では、目標進角値算出部Ｍ１で算出した目標進角値とＶＣＴ２０の実進角値とに基づいてフィードバック補正値を算出し、保持制御値算出部Ｍ３では、保持制御値を算出する。算出された保持制御値とフィードバック補正値とが加算されて最終制御値が算出され、この最終制御値（デューティ比）に基づいて、ＥＣＵ４０からＯＣＶ３３のソレノイド３３ａに供給される電流の大きさが制御される。ここで、移行時目標値算出部Ｍ４では、目標進角値算出部Ｍ１で算出した目標進角値に基づいて移行時目標値を算出する。保持制御値算出部Ｍ３では、移行時目標値算出部Ｍ４で算出した移行時目標値とＶＣＴ２０の実進角値との偏差に基づいて保持制御値を算出する。

図４は、バルブタイミング制御の処理手順を示すフローチャートであり、本処理は、所定周期でＥＣＵ４０により繰り返し実行される。

図４において、ステップＳ１１では、ＶＣＴ２０の実進角値を算出する。具体的には、クランク角センサ４１の検出値と、カム角センサ４２の検出値とに基づいて、クランク軸１０に対するカム軸１４の実際の回転角度差である実進角値を算出する。続くステップＳ１２では、ＶＣＴ２０の目標進角値を算出する。具体的には、クランク角センサ４１の検出値に基づいて算出されるエンジン回転速度、スロットル開度センサ４４により検出されるスロットル開度、及びエアフローメータ４３により検出される吸入空気量等に基づいて、クランク軸１０に対する吸気側カム軸１４の目標進角値（目標バルブタイミング）を算出する。この目標進角値は、エンジンの燃焼状態を良好なものとする上で最適な値に適合されている。なお、エンジン始動時においては、ＶＣＴ２０の駆動開始に必要な油圧ポンプ３５の吐出圧となるまで、吸気側ＶＣＴ２０の場合についてはバルブタイミングを最遅角位置に固定し、排気側ＶＣＴ２０の場合についてはバルブタイミングを最進角位置に固定することが望ましい。

その後、ステップＳ１３では、算出した実進角値と目標進角値とに基づいて、ＶＣＴ２０の制御におけるフィードバック補正値を算出する。詳しくは、目標進角値と実進角値との偏差に基づく比例微分制御によって、ＶＣＴ２０を制御する制御値のフィードバック補正値（デューティ比の補正値）を算出する。続くステップＳ１４では、保持制御値の学習値を読み出して保持制御値に設定する。ＶＣＴ２０の実進角値を保持させる保持制御値（保持デューティ比）は、ＶＣＴ２０及びエンジンの経時変化やそれらの状態等、各種条件によって変化する。このため、エンジンの暖機が完了していること等の所定の学習条件が成立した場合に保持制御値の学習値を学習制御により更新し、保持制御値の学習値を基準として上述したフィードバック制御を実行している。

ステップＳ１５では、こうしたエンジン始動後の保持制御値の学習が完了する前であるか否かを判定する。保持制御値の学習が完了している場合には保持制御値が適切な値に更新されているため、ステップＳ１７へ進んで、ＶＣＴ２０を制御するためのＯＣＶ３３（ソレノイド３３ａ）の最終制御値を、上記フィードバック補正値および保持制御値に基づいて算出する。具体的には、フィードバック補正値と保持制御値とを加算することにより最終制御値を算出する。そして、本処理を終了する。このように算出された最終制御値でＯＣＶ３３のソレノイド３３ａが制御されることにより、ＯＣＶ３３の弁体の位置が変更され、クランク軸１０に対する吸気側カム軸１４の実進角値（実バルブタイミング）が制御される。

一方、エンジン始動後の保持制御値の学習が完了する前である場合には、保持制御値が適切な値に設定されていないおそれがある。したがって、保持制御値をより早期に適切な値に変更するために、ステップＳ１６において保持制御値の補正処理を実行する。

図５のフローチャートを参照して、保持制御値の補正処理の処理手順を説明する。本処理は、ＥＣＵ４０により実行される。

まず、ステップＳ３１では、補正値算出フラグが「０」であるか否か判定する。この補正値算出フラグが「０」でない場合には、既に補正値が算出されているため、その補正値を用いて、ステップＳ４０において保持制御値を補正する。すなわち、保持制御値の補正値はエンジン始動後に１回だけ算出され、保持制御値を補正する場合にはその補正値が継続して用いられる。なお、この保持制御値の補正値は、保持制御値の学習条件が成立して保持制御値の学習値が更新された場合、すなわち保持制御値の学習が完了した場合に初期値である０にリセットされる。

一方、この補正値算出フラグが「０」である場合には、ステップＳ３２に進んで、ＶＣＴ２０の進角値（バルブタイミング）の移行時目標値を算出する。具体的には、目標進角値が新たに設定されてから実進角値が目標進角値に収束するまでの移行期間において、目標進角値に対する実進角値の応答遅れを反映して変化する移行時目標値を算出する。ここでは、エンジンの始動直後の移行期間を対象として移行時目標値が設定されており、ＥＣＵ４０はエンジン始動からの経過時間とこの移行時目標値との関係をマップとして記憶している。

この移行時目標値は、エンジンの始動直後においてはＶＣＴ２０の駆動が開始されるまでに遅れ時間が発生する傾向にあることを考慮して、目標進角値が新たに設定されてから所定の遅れ時間を経過した後に変化を開始するように、予め実験等に基づいて設定されている。この遅れ時間は、オイルの粘度によっても変化するため、オイルの粘度に相関を有するオイル温度や気温に応じて遅れ時間を可変としてもよい。

実進角値が変化する際の変化速度は、ＶＣＴ２０やエンジンの状態によって変化し、その最大変化速度よりも大きい変化速度で変化することはできない。このため、この移行時目標値は、エンジン始動直後の移行期間において実進角値が変化する際の最大変化速度以下の変化速度で変化するように、予め実験等に基づいて設定されている。

換言すれば、この移行時目標値は、保持制御値が適切な値に設定されている場合に、エンジン始動直後の移行期間において実進角値が変化する態様に基づいて設定されている。こうした移行時目標値とエンジン始動からの経過時間との関係が目標進角値に応じたマップとして設定されており、このマップを参照することにより移行時目標値が算出される。

ステップＳ３３では、上記のように算出された移行時目標値から実進角値を引いて差Δθを算出する。そして、続くステップＳ３４において、差Δθが第１判定値Ｋ１（Ｋ１＞０）よりも大きい場合には、ステップＳ３５で、保持制御値の補正値を正の所定値Ｉ１（Ｉ１＞０）に設定する。すなわち、実進角値が移行時目標値よりも所定以上小さいため、保持制御値が適切な値よりも小さいと判断して、保持制御値を増加させるように正の所定値Ｉ１を補正値として設定する。一方、差Δθが第１判定値Ｋ１（Ｋ１＞０）よりも大きくなく、且つステップＳ３６において、差Δθが第２判定値Ｋ２（Ｋ２＜０）よりも小さい場合には、ステップＳ３７で、保持制御値の補正値を負の所定値Ｉ２（Ｉ２＜０）に設定する。すなわち、実進角値が移行時目標値よりも所定以上大きいため、保持制御値が適切な値よりも大きいと判断して、保持制御値を減少させるように負の所定値Ｉ２を補正値として設定する。

また、差Δθが第１判定値Ｋ１（Ｋ１＞０）よりも大きくなく、且つ差Δθが第２判定値Ｋ２（Ｋ２＜０）よりも小さくない場合には、ステップＳ３８において、補正値を０に設定する。すなわち、移行時目標値と実進角値とが略一致するため、保持制御値が適切な値に設定されていると判断して、その保持制御値を維持する。

そして、保持制御値の補正値が所定値Ｉ１又は所定値Ｉ２に設定された場合、すなわち保持制御値の補正が行われる場合には、ステップ３９で補正値算出フラグを「１」に設定する。一方、保持制御値の補正値が０に設定された場合、すなわち保持制御値の補正が行われない場合には、補正値算出フラグを「１」に設定することなく、補正値算出フラグを初期値の「０」のままとする。

その後、ステップＳ４０では、保持制御値を補正値によって補正する。具体的には、保持制御値に補正値を加算した値を新たな保持制御値として設定する。なお、この場合に、保持制御値は変更されるものの、保持制御値の学習値は更新されない。エンジン始動直後において、適切な保持制御値の値は、その時のエンジン及びＶＣＴ２０の状態や気温等によって毎回変化するためである。

そして、図４のステップＳ１７に戻って、ＶＣＴ２０を制御するためのＯＣＶ３３（ソレノイド３３ａ）の最終制御値を、上述したフィードバック補正値、及び補正された保持制御値に基づいて算出する。このように算出された最終制御値でＯＣＶ３３のソレノイド３３ａが制御されることにより、クランク軸１０に対する吸気側カム軸１４の実進角値（実バルブタイミング）が目標進角値に収束するように制御される。

次に、こうしたバルブタイミング制御による作用を、図６のタイムチャートを参照して説明する。図６では、保持制御値が適切な値よりも大きな値に設定されている場合について示す。

時刻ｔ１において、エンジンの始動が開始されると、エンジン回転速度が上昇してエンジンでの燃料の燃焼が行われる。そして、エンジンの完爆判定から所定時間（例えば２秒間）が経過した時刻ｔ２において、ＶＣＴ２０の目標進角値が設定され、それに伴ってＯＣＶ３３（ソレノイド３３ａ）の最終制御値が設定される。

時刻ｔ１から所定の遅れ時間を経過した時刻ｔ３において、ＶＣＴ２０の実進角値および移行時目標値が変化を開始する。すなわち、ＶＣＴ２０はエンジン始動後に駆動が開始されるまでに遅れ時間を有するとともに、移行時目標値はＶＣＴ２０を駆動する際の傾向に合わせて設定されている。

ここで、エンジン始動時において保持制御値が適切な値よりも大きな値に設定されているため、ＶＣＴ２０の実進角値は移行時目標値よりも大きな変化速度で変化する、換言すればＶＣＴ２０の実進角値は移行時目標値よりも進角側に偏って変化する。

そして、時刻ｔ４において、移行時目標値から実進角値を引いた差Δθが判定値Ｋ２（Ｋ２＜０）よりも小さくなると、本実施形態では、保持制御値の補正値に負の所定値Ｉ２（Ｉ２＜０）が設定される。このため、保持制御値が適切な値に補正され、それに伴ってＯＣＶ３３（ソレノイド３３ａ）の最終制御値が減少される。したがって、ＶＣＴ２０の目標進角値に対する実進角値のオーバーシュートを抑制することができるとともに、目標進角値に実進角値が収束することとなる。これに対して、破線で示す従来の制御では、保持制御値は不適切な値で維持されるため、ＶＣＴ２０の目標進角値に対する実進角値のオーバーシュートが大きくなるとともに、目標進角値よりも進角側の値に実進角値が収束することとなる。

以上詳述した本実施形態は以下の利点を有する。

ＶＣＴ２０の目標進角値と実進角値との偏差が所定値以下である場合に、そのときの実進角値を保持する保持制御値によってＶＣＴ２０が制御される。ここで、保持制御値が適切な値に設定されていない場合には、実進角値を目標進角値に収束させることが困難になるとともに、実進角値の変化が過大または過小になる。

そして、目標進角値が新たに設定されてから実進角値が目標進角値に収束するまでの移行期間において、目標進角値に対する実進角値の応答遅れを反映して変化する移行時目標値が設定される。このとき、保持制御値が適切な値に設定されているか否かは、移行時目標値と実進角値とを比較することにより判断することができる。

このため、移行時目標値と実進角値との偏差に基づいて保持制御値を補正することにより、実進角値が目標進角値に収束するまでの移行期間において保持制御値を適切な値に補正することができる。その結果、実進角値が安定した状態で保持制御値を更新する構成と比較して、より早期に保持制御値を適切な値に変更することができる。

エンジンの始動直後に目標進角値が新たに設定された場合には、ＶＣＴ２０の駆動が開始されるまで、すなわちＶＣＴ２０の実進角値が変化を開始するまでに遅れ時間が発生する傾向にある。この点、ＥＣＵ４０は、エンジンの始動直後に目標進角値が新たに設定されてから実進角値が目標進角値に収束するまでの移行期間において、目標進角値が新たに設定されてから所定の遅れ時間を経過した後に移行時目標値の変化を開始させるため、目標進角値に対する実進角値の応答遅れを移行時目標値に対して適切に反映し易くなる。その結果、保持制御値をより適切な値に変更することができる。

実進角値が変化する際の変化速度は、ＶＣＴ２０やエンジンの状態によって変化し、その最大変化速度よりも大きい変化速度で変化することはできない。この点、ＥＣＵ４０は、移行期間において実進角値が変化する際の最大変化速度以下の変化速度で移行時目標値を変化させるため、目標進角値に対する実進角値の応答遅れを移行時目標値に対して適切に反映し易くなる。その結果、保持制御値をより適切な値に変更することができる。

上記実施形態に限定されず、例えば次のように実施することもできる。

保持制御値を変更する態様として、保持制御値の学習値を更新せずに保持制御値を補正して用いるようにしたが、保持制御値の学習値を更新して更新された学習値を用いるようにしてもよい。また、移行時目標値と実進角値との偏差に応じて、保持制御値を変更する際の変更量を可変とすることにより、保持制御値が適切な値から乖離している度合に応じて適切に保持制御値を変更することができる。

バルブタイミング制御のフィードバック補正値を算出する処理において、規範値としての移行時目標値と実進角値との偏差に基づいて、フィードバック補正値を算出するようにしてもよい。この場合には、目標進角値と実進角値との偏差と比較して、移行時目標値と実進角値との偏差が小さくなるため、フィードバック補正値の急激な変化を抑制することができる。その結果、目標進角値に対する実進角値のオーバーシュートを抑制することができる。

ＥＣＵ４０は、第１の移行時目標値と、第１の移行時目標値よりも小さい値で変化する第２の移行時目標値とを設定し、第１の移行時目標値と実進角値との差が判定値よりも小さい場合、又は第２の移行時目標値と実進角値との差が判定値よりも大きい場合に保持制御値を変更するようにしてもよい。こうした構成によれば、実進角値が第１の移行時目標値と第２の移行時目標値との間から外れた場合に保持制御値が変更される。このため、保持制御値が適切な値に設定されている場合に実進角値が変化する際の範囲を設定して、その範囲から実進角値が外れた場合に保持制御値を変更することができる。

移行時目標値の変化速度として、ＯＣＶ３３のソレノイド３３ａを制御する際の常用域での最大変化速度、例えば８０％のデューティ比に相当する変化速度又はそれよりも若干小さな変化速度を採用することもできる。

エンジンの自動停止及び再始動制御等において、エンジンの運転が停止されてから短時間で再始動される場合には、エンジンが暖機完了状態となっている場合がある。このような場合には、目標進角値が新たに設定されてからＶＣＴ２０の駆動が開始されるまでの遅れ時間が短くなる傾向にある。

そこで、ＥＣＵ４０は、エンジンの暖機完了状態で目標進角値が新たに設定された場合には、目標進角値が新たに設定されてから所定の遅れ時間を経過する前に移行時目標値の変化を開始させることにより、エンジンの状態に応じて移行時目標値をより適切に設定することができる。なお、ＥＣＵ４０は、エンジンが自動再始動されて目標進角値が新たに設定された場合には、目標進角値が新たに設定されてから所定の遅れ時間を経過する前に移行時目標値の変化を開始させるようにしてもよい。

２０…可変バルブタイミング機構（ＶＣＴ）、４０…ＥＣＵ。

Claims (6)

1. 内燃機関の吸気バルブ及び排気バルブの少なくとも一方のバルブの開閉タイミングを可変とする可変バルブタイミング機構に対してバルブタイミングの目標値を設定し、実際のバルブタイミングを前記目標値に収束させるようにフィードバック制御を実行する内燃機関のバルブタイミング制御装置であって、
   前記目標値と前記実際のバルブタイミングとの偏差が所定値以下である場合に、そのときの実際のバルブタイミングを保持する保持制御値によって前記可変バルブタイミング機構を制御する保持制御手段と、
   前記目標値が新たに設定されてから実際のバルブタイミングが前記目標値に収束するまでの移行期間において、前記目標値に対する前記実際のバルブタイミングの応答遅れを反映して変化する移行時目標値を設定する移行時目標値設定手段と、
   前記移行時目標値と前記実際のバルブタイミングとの偏差に基づいて前記保持制御値を変更する保持制御値変更手段と
   を備えることを特徴とする内燃機関のバルブタイミング制御装置。
2. 前記移行時目標値設定手段は、前記内燃機関の始動直後に目標値が新たに設定されてから実際のバルブタイミングが前記目標値に収束するまでの移行期間において、前記目標値が新たに設定されてから所定の遅れ時間を経過した後に前記移行時目標値の変化を開始させることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置。
3. 前記移行時目標値設定手段は、前記内燃機関の暖機完了状態で目標値が新たに設定された場合には、前記目標値が新たに設定されてから前記所定の遅れ時間を経過する前に前記移行時目標値の変化を開始させることを特徴とする請求項２に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置。
4. 前記移行時目標値設定手段は、前記移行期間において前記実際のバルブタイミングが変化する際の最大変化速度以下の変化速度で前記移行時目標値を変化させることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置。
5. 前記移行時目標値設定手段は、第１の移行時目標値と、前記第１の移行時目標値よりも小さい値で変化する第２の移行時目標値とを設定し、
   前記保持制御値変更手段は、前記第１の移行時目標値と前記実際のバルブタイミングとの差が判定値よりも小さい場合、又は前記第２の移行時目標値と前記実際のバルブタイミングとの差が判定値よりも大きい場合に前記保持制御値を変更することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置。
6. 前記保持制御値変更手段は、前記移行時目標値と前記実際のバルブタイミングとの偏差に応じて、前記保持制御値を変更する際の変更量を可変とすることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置。

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